Stała równowagi Kc i jak ją obliczyć

Hemant Mehta/Getty Images

Definicja stałej równowagi

The stała równowagi jest wartością ilorazu reakcji obliczanego z wyrażenia for równowaga chemiczna . Zależy ona od siły jonowej i temperatury i jest niezależna od stężeń reagentów i produktów w roztworze.

Obliczanie stałej równowagi

Dla następujących Reakcja chemiczna:
aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g)

The stała równowagi K _coblicza się za pomocą molarności i współczynników:

K_c= [C]^c[D]^d/ [A]^a[B]^b

gdzie:

[A], [B], [C], [D] itd. to stężenia molowe A, B, C, D (molarność)

a, b, c, d itd. są współczynniki w zrównoważonym równaniu chemicznym (liczby przed cząsteczkami)

Stała równowagi jest wielkością bezwymiarową (bez jednostek). Chociaż obliczenia są zwykle napisane dla dwóch reagentów i dwóch produktów, działają one dla dowolnej liczby uczestników reakcji.

Kc w równowadze jednorodnej vs. heterogenicznej

Obliczenie i interpretacja stałej równowagi zależy od tego, czy reakcja chemiczna obejmuje równowagę jednorodną czy heterogeniczną.

• Wszystkie produkty i reagenty znajdują się w tej samej fazie dla reakcji w jednorodnej równowadze. Na przykład wszystko może być cieczą lub wszystkie gatunki mogą być gazami.
• W reakcjach, które osiągają równowagę heterogeniczną, występuje więcej niż jedna faza. Zwykle obecne są tylko dwie fazy, takie jak ciecze i gazy lub ciała stałe i ciecze. W wyrażeniu równowagowym pominięto ciała stałe.

Znaczenie stałej równowagi

Dla dowolnej temperatury jest tylko jedna wartość stałej równowagi . K_c tylko zmienia się, gdy zmienia się temperatura, w której zachodzi reakcja. Możesz poczynić pewne prognozy dotyczące reakcji chemicznej na podstawie tego, czy stała równowagi jest duża czy mała.

Jeśli wartość dla K _cjest bardzo duża, to równowaga sprzyja reakcji w prawo, a produktów jest więcej niż reagentów. Można powiedzieć, że reakcja jest „kompletna” lub „ilościowa”.

Jeśli wartość stałej równowagi jest mała, to równowaga sprzyja reakcji w lewo i jest więcej reagentów niż produktów. Jeżeli wartość K_czbliża się do zera, można uznać, że reakcja nie zachodzi.

Jeżeli wartości stałej równowagi dla przodu i reakcja odwrotna są prawie takie same, to reakcja jest mniej więcej taka sama, jak w jednym kierunku, a w drugim, a ilości reagentów i produktów będą prawie równe. Ten rodzaj reakcji jest uważany za odwracalny.

Przykład obliczania stałej równowagi

Dla równowagi między jonami miedzi i srebra:

Cu(s) + 2 Ag⁺⇆ Z²⁺(aq) + 2 Ag(s)

Wyrażenie na stałą równowagi jest zapisane jako:

Kc = [Cu²⁺] / [Na⁺]^dwa

Zauważ, że lita miedź i srebro zostały pominięte w wyrażeniu. Należy również zauważyć, że współczynnik dla jonów srebra staje się wykładnikiem w obliczeniach stałej równowagi.